In the first tier risk assessment (RA) of pesticides, risk for aquatic communities is estimated by using results from standard laboratory tests with algae, daphnids and fish for single pesticides such as herbicides, fungicides, and insecticides. However, fungi as key organisms for nutrient cycling in ecosystems as well as multiple pesticide applications are not considered in the RA. In this study, the effects of multiple low pesticide pulses using regulatory acceptable concentrations (RACs) on the dynamics of non-target aquatic fungi were investigated in a study using pond mesocosm. For that, fungi colonizing black alder (Alnus glutinosa) leaves were exposed to multiple, low pulses of 11 different pesticides over a period of 60 days using a real farmer's pesticide application protocol for apple cropping. Four pond mesocosms served as treatments and 4 as controls. The composition of fungal communities colonizing the litter material was analyzed using a molecular fingerprinting approach based on the terminal Restriction Fragment Length Polymorphism (t-RFLP) of the fungal Internal Transcribed Spacer (ITS) region of the ribonucleic acid (RNA) gene(s). Our data indicated a clear fluctuation of fungal communities based on the degree of leaf litter degradation. However significant effects of the applied spraying sequence were not observed. Consequently also degradation rates of the litter material were not affected by the treatments. Our results indicate that the nutrient rich environment of the leaf litter material gave fungal communities the possibility to express genes that induce tolerance against the applied pesticides. Thus our data may not be transferred to other fresh water habitats with lower nutrient availability. Quelle: http://www.sciencedirect.com
Im Rahmen des Spritzfolgeprojektes 2015 wurden am Umweltbundesamt (UBA) Effekte auf die aquatischePilzgemeinschaft untersucht. Dazu wurden am Leibniz-Institut Deutsche Sammlung von Mikroorganismenund Zellkulturen (DSMZ, Braunschweig) Erlenblattscheiben (Alnus glutinosa) mit demubiquitären Pilz Cladosporium ramotenellum sowie den aquatischen Hyphomyceten Tetracladiummarchalianum und Neonectria lugdunensis beimpft. Beimpfte und unbeimpfte Blattscheiben wurden inden Hallen Fließgewässermesokosmen am UBA-Versuchsfeld in Berlin Marienfelde von April bis Juliexponiert. Während der Exposition wurden die Blattscheiben gegenüber einer realistischen Spritzfolgevon 9 Fungiziden, 4 Insektiziden und 4 Herbiziden in "Regulatorisch akzeptablen Konzentrationen"(RAK) ausgesetzt und zu 7 Terminen beprobt. Parallele Probenahmen beimpfter Blattscheiben an derDSMZ wurden zum Vergleich der nicht exponierten Pilze unter Laborbedingungen mitgeführt. Zieledes Projektes waren a) Blattscheiben mit den drei Arten aquatischer Pilze zu beimpfen b) TaxonspezifischeqPCR Assays für diese drei Arten zu entwickeln und zu evaluieren c) zu testen ob die Anwendungvon taxonspezifischen qPCR Assays sich eignet, um Abundanzen aquatischer Pilze unter realistischenExpositionsbedingungen nachzuweisen.Die Wiederfindung der Zielpilze mit den neu entwickelten taxonspezifischen qPCR Assays war in denLaborproben höher als in den Mesokosmenproben. Die Abundanzen der Zielpilze waren zwischenKontroll-und Pestizid-Behandlungsrinnen nicht signifikant unterschiedlich. Die qPCR Ergebnisseergaben außerdem, dass N. lugdunensis sich vor C. ramotenellum bei der Besiedelung der Blattscheibendurchgesetzt hat. T. marchalianum wurde nur in den Laborkontrollen und frühen Kontrollrinnenproebenwieder gefunden.<BR>Quelle: Forschungsbericht
Im Rahmen des Spritzfolgeprojektes 2015 wurden am Umweltbundesamt (UBA) Effekte auf die aquatischePilzgemeinschaft untersucht. Dazu wurden am Leibniz-Institut Deutsche Sammlung von Mikroorganismenund Zellkulturen (DSMZ, Braunschweig) Erlenblattscheiben (Alnus glutinosa) mit demubiquitären Pilz Cladosporium ramotenellum sowie den aquatischen Hyphomyceten Tetracladiummarchalianum und Neonectria lugdunensis beimpft. Beimpfte und unbeimpfte Blattscheiben wurden inden Hallen Fließgewässermesokosmen am UBA-Versuchsfeld in Berlin Marienfelde von April bis Juliexponiert. Während der Exposition wurden die Blattscheiben gegenüber einer realistischen Spritzfolgevon 9 Fungiziden, 4 Insektiziden und 4 Herbiziden in "Regulatorisch akzeptablen Konzentrationen"(RAK) ausgesetzt und zu 7 Terminen beprobt. Parallele Probenahmen beimpfter Blattscheiben an derDSMZ wurden zum Vergleich der nicht exponierten Pilze unter Laborbedingungen mitgeführt. Zieledes Projektes waren a) Blattscheiben mit den drei Arten aquatischer Pilze zu beimpfen b) TaxonspezifischeqPCR Assays für diese drei Arten zu entwickeln und zu evaluieren c) zu testen ob die Anwendungvon taxonspezifischen qPCR Assays sich eignet, um Abundanzen aquatischer Pilze unter realistischenExpositionsbedingungen nachzuweisen.Die Wiederfindung der Zielpilze mit den neu entwickelten taxonspezifischen qPCR Assays war in denLaborproben höher als in den Mesokosmenproben. Die Abundanzen der Zielpilze waren zwischenKontroll-und Pestizid-Behandlungsrinnen nicht signifikant unterschiedlich. Die qPCR Ergebnisseergaben außerdem, dass N. lugdunensis sich vor C. ramotenellum bei der Besiedelung der Blattscheibendurchgesetzt hat. T. marchalianum wurde nur in den Laborkontrollen und frühen Kontrollrinnenproebenwieder gefunden.<BR>Quelle: Forschungsbericht
Mit dem vorgelegten BfN-Skript wird für den deutschen Raum die erste umfangreiche konsequent kriterienbasierte Bewertung der naturschutzfachlichen Invasivität von gebietsfremden aquatischen Arten für die Gruppen der Pilze, Niederen Pflanzen und Wirbellosen Tiere vorgelegt.
||||||||||||||||||||| Berichte 5.2.4 des Landesamtes für Umweltschutz Sachsen-Anhalt, Heft 4/2015: 597 – 602 Feinde und Krankheiten heimischer Lurche und Kriechtiere Wolf-Rüdiger Grosse und Bernd Simon Allgemeine Übersicht Krankheiten und Parasiten spielen auch in der Biologie der Lurche und Kriechtiere eine nicht zu unterschät- zende Rolle. Für Lurche typisch treten verschiedene niedere Pilze sowie Parasitoiden (Parasiten, die ihre Wirte töten), bei den Kriechtieren eher Ektoparasiten in Erscheinung. Wasserpilze der Gattung Saprolegnia befallen Amphibien in allen aquatischen Entwicklungs- stadien. Durch die Chytridiomykose, verursacht durch die Chytridpilze Batrachochytrium dendrobatidis und Batrachochytrium salamandrivorans, können enorme Verluste eintreten (zu Frosch- u. Salamanderster- ben s. u.). Zu schweren Hautschädigungen kann der Befall mit dem Pilz Mucor amphibiophorum führen. Auch Virusinfektionen (Infektion mit Ranavirus-Erre- ger aus der Gruppe der Iridoviren) können bei Amphi- bien auftreten. Das als „Bauchwassersucht“ bekannte Phänomen ist dagegen auf ein sekundär eintretendes Organversagen zurückzuführen. Zu den bekanntesten Parasitoiden gehört die Krötenfliege. An Endoparasi- ten wurden unter anderem ein Befall mit Lungenwür- mern sowie Larven weiterer Rundwürmer (Nematoda) nachgewiesen. An Lurchen parasitierend treten auch Blut- und Pferdegel auf. Der Befall mit dem Gemei- nen Holzbock ist der häufigste Fall im Auftreten von Ektoparasiten bei Kriechtieren. Daneben können auch andere Ektoparasiten wie Milben auftreten. Feinde unter den Wirbellosen treten insbesondere gegenüber der Laich- und Larvalphase aber auch gegen- über Jungtieren von Lurchen auf. Hier sind vordergrün- dig Libellenlarven, Wasserkäferlarven, Wasserskorpion, Blutegel und räuberische Wasserwanzen zu nennen. Fische treten dagegen als Räuber gegenüber allen Entwicklungsstadien der Lurche auf. Hier sind einer- seits durchaus typische Raubfische wie Wels, Hecht, Zander oder Aal zu nennen, die bis hin zu erwach- senen Seefröschen jeder amphibischen Lebensform (einschließlich Ringelnattern) gefährlich werden kön- nen. Anderseits spielen auch Karpfen und andere „Friedfische“ eine nicht zu unterschätzende Rolle als Laichräuber und verschmähen auch Larvalstadien nicht. Neben den Wildfischen sind Zierfische, wie Goldfische oder Koi-Karpfen insbesondere in Gar- tenteichen ein wesentlicher Problemfaktor für die Reproduktion von Molchen, Kröten und Fröschen. Desweiteren sind Satzfische wie Regenbogenforellen in Zucht- oder Mastgewässern ein Faktor, der oft zum Totalverlust von Laich, Larven und Jungtieren führen kann. Ergänzend zur Gruppe der aquatisch lebenden Feinde sind die Krebse, insbesondere der Amerikani- sche Flusskrebs, der Marmorkrebs und die Wollhand- krabbe zu nennen, wobei die Rolle Letzterer bei Auf- treten in großer Dichte nicht zu unterschätzen ist. Breit ist das Spektrum an Prädatoren aus der Klasse der Vögel. Auf der einen Seite spielen Wildenten, der Häufigkeit entsprechend vordergründig die Stockente, sowie andere Wasservögel wie Blessralle oder Lach- möwe eine wesentliche Rolle als Laichräuber und stehen mitunter auch auf der Liste der Feinde adulter Lurche, wobei hier eher Arten wie Zwerg- und Hauben- taucher und Kormoran zu nennen sind. Andererseits kommt auch den Schreitvögeln eine wichtige Prädato- renrolle zu. Weißstorch, Schwarzstorch und Graurei- her erbeuten Lurche im Wasser und an Land sowie auch Schlangen und Eidechsen, wobei der Weiß- storch auch vor ausgewachsenen Ringelnattern nicht zurückschreckt. Während die Wasservögel fast nur für Lurche von Bedeutung sind, spielen im Nahrungsspektrum der Schreitvögel auch die Kriechtiere eine Rolle. So auch bei den Greifvögeln, die als Prädatoren gegenüber beiden Artengruppen auftreten. Für den Schreiadler sind Lurche und Kriechtiere entscheidender Teil sei- ner Nahrung und auch Schwarzmilan und Rohrweihe finden einen nicht unwesentlichen Teil ihrer Nahrung in der Herpetofauna, aber auch Arten wie Mausebus- sard, Rotmilan und Turmfalke haben diese im Nah- rungsspektrum. Unter den allesfressenden Krähenvö- geln sind sowohl Kolkrabe und Krähenarten wie Elster, Dohle und Eichelhäher zu nennen, deren Auftreten unter Umständen bei „Krötenregen“ nicht untypisch ist. Schließlich zählen für den Raubwürger Eidechsen, für den Neuntöter junge Eidechsen sowie für Amseln und Drosseln Metamorphoslinge an Land zum Nahrungs- spektrum. Eine wesentliche Rolle im Räuberumfeld der Herpeto- fauna spielen die Säugetiere, wobei manche Arten zu den Hauptwidersachern zählen und einzelne Vertreter insbesondere unter den Neozoen zu erheblichen Ver- lusten führen können. Als Allesfresser kann dabei das Wildschwein für nahezu alle Arten in allen Entwick- lungsformen wie auch im gesamten Lauf des Jahres von Reproduktion über Sommerlebensraum bis Win- terruhe als Fressfeind auftreten. Unter den Raubtieren sind Fuchs, Dachs, Fischotter, Marderhund, Wasch- bär, Mink, Iltis und andere Marder zu nennen. Dabei können Waschbär und Mink zumindest lokal popula- tionsgefährdenden Einfluss ausüben, was keinesfalls unterschätzt werden darf. Weitere Feinde unter den Säugetieren sind Igel sowie Wanderratten (zumindest Alttiere), aber auch Nutrias wie auch in Einzelfällen Wasserspitzmaus und Wasserfledermaus. Keinesfalls unbedeutend als Feinde für Lurche und Kriechtiere sind Vertreter der eigenen Artengruppe, in Einzelfällen bis hin zum Kannibalismus. So haben alle drei heimischen Schlangen Frösche, Kröten und Eidechsen im Nahrungsspektrum. Ähnliches trifft für die Sumpfschildkröte zu, die zumindest Lurche erbeu- tet. Auch exotische Schmuckschildkröten können hier eine Rolle spielen. Der Kammmolch frisst ggf. Larven der eigenen Art, aber auch kleinere Molcharten. Der Seefrosch frisst von Jungtieren der eigenen Art über kleinere Teichfrösche bis hin zu Vertretern anderer Lurche nahezu alles, wessen er habhaft werden kann, was teilweise auch für den Teichfrosch zutrifft. Im unmittelbaren Umfeld des Menschen lebende Haustiere sind gleichfalls als Räuber wirksam. Dabei haben Hauskatzen (verwildert im Außenbereich, in Gartensiedlungen u. a.) speziell auf Eidechsen örtlich nicht zu unterschätzende Auswirkungen; Hunde dage- gen weniger. Im dörflichen Umfeld beeinflusst auch die individuelle Geflügelhaltung die Vorkommen von syn- 597 ||||||||||||| FEINDE und KRANKHEITEN Krankheiten Pilzerkrankungen werden seit langem für das Amphi- biensterben verantwortlich gemacht. Die weltweit ver- breiteten Vertreter der Gattung Saprolegnia, volkstüm- lich Wasserpilze genannt, befallen Amphibien und ihre Entwicklungsstadien in der aquatischen Lebensphase.Am häufigsten fallen sie in Gelegen der Erdkröte oder des Grasfrosches auf. Trotz Verpilzung einzelner Eier schlüpfen meist genügend Larven. Schwieriger wird die Situation, wenn die Wasserqualität schlecht ist oder in Moorbereichen mit niedrigem pH-Werten gelaicht wird. Landesweit wurden solche Verpilzungen regist- riert, selten die Ursachen wirklich untersucht. Auch bei geschwächten, verletzten oder alten Individuen wurde Pilzbefall beobachtet. Ein Weibchen des Bergmolchs wurde am 17.04.2015 an der Wasseroberfläche trei- bend in einem Tümpel in Ballenstedt/Harz gefangen. Es zeigte auf der äußeren Haut den Befall mit Algenpil- zen. Die äußere Haut (Epidermis) befand sich im Kopf- und Rumpfbereich zum Teil in Ablösung (F. Mutsch- mann, pers. Mitt.). Eine Sektion ergab weitere multible Mikronekrosen und granulomatöse Entzündungsherde sowie bindegewebig ummantelte Bohrgänge von Lar- ven von Rundwürmern (Nematoda). Der Totfund eines Abb. 1: Bergmolch-Weibchen von Algenpilzen parasitiert (Foto: W.-R. Grosse).Abb. 2: Oberhaut einer Kreuzkröte mit Chytridien, Färbung: Haematoxilin-Eosin (Foto: F. Mutschmann). Abb. 3: Von Saprolegnia befallener Erdkrötenlaich (Foto: S. Meyer).Abb. 4: Lunge einer Kreuzkröte mit Lungenwürmern, Färbung: May-Grünwald-Giemsa (Foto: F. Mutschmann). Abb. 5: An Nierenversagen verendeter Teichfrosch (Foto: W.-R. Grosse)..Abb. 6: Ein mit dem Ranavirus befallener Teichfrosch (Foto: W.- R. Grosse). anthropen Arten; gemeint sind sowohl Hausenten und auf Dorf- oder Privatteichen gehaltenes Wassergeflü- gel, das insbesondere den Laich dezimiert wie auch Haushühner, die durchaus auch Methamorphoslinge fressen. Der Mensch spielt dagegen in der Gegenwart als „Fressfeind“ keine Rolle mehr, was aber in prähistori- scher Zeit oder auch in Zeiten mit großen Hungersnö- ten (Mittelalter, Kriegsperioden) durchaus anders war. Landespezifische Aspekte 598 FEINDE und KRANKHEITEN Teichmolchs mit schweren Hautschädigungen südlich von Halle im Jahr 2009 war auf den Befall mit dem Pilz Mucor amphibiophorum zurückzuführen (Grosse 2011b). Häufig sterben die Tiere allerdings an Organ- versagen von Leber und Niere, was bei einem Teich- molchweibchen aus der Kiesgrube Gröbers im Jahr 2010 der Fall war. Das Tier fiel durch einen ballonar- tig aufgetriebenen Leib auf. Derartige Beobachtungen einer „Bauchwassersucht“ konnten auch an Grasfrö- schen im Selketal/Harz im Jahr 2008 gemacht wer- den. Teichfrösche aus dem Norden von Halle zeigten im Jahr 2006 nach der Metamorphose ähnliche Symp- tome an Rumpf und Extremitäten. Im Zusammenhang mit dem weltweit zu verzeichnen- den Aussterben von Amphibienpopulationen wird die Chytridiomykose als Ursache genannt (Mutschmann 2010). Der Chytridpilz Batrachochytrium dendroba- tidis (kurz Bd genannt) gilt als Mitverursacher des weltweiten Froschsterbens und Batrachochytrium salamandrivorans (kurz Bs genannt) wird für das Salamandersterben verantwortlich gemacht (vgl. Kap. 5.4 Forschungsbedarf). Auch in Sachsen-Anhalt wird auf den erschreckenden Trend beim Rückgang der Populationen der Geburtshelferkröten aufmerksam gemacht (A. Westermann, pers. Mitt.). Über die Ursa- chen lässt sich im Moment nur spekulieren, möglich ist die Pilzerkrankung Chytridiomykose (vgl. Tobler 2015). Buschendorf (in diesem Buch) schreibt, dass in zunehmendem Maße Erdkrötenbestände durch die tödlich verlaufende Infektion (Chytridiomykose) mit dem Pilz Batrachochytrium dendrobatidis dezimiert werden, worüber allerdings in Sachsen-Anhalt noch keine Beobachtungen vorliegen. Im März 2015 wur- den in Halle im Bereich der Erdkrötenvorkommen Talstraße und Kasernensumpf in der Dölauer Heide gehäuft tote Erdkröten gefunden. Insgesamt fünf Tiere wurden untersucht und auf Bd-Befall getestet, was negativ ausfiel. Alle Tiere zeigten einen Befall mit Lungenwürmern (Rhabdias bufonis), was höchstens zu einer Schwächung der Tiere führte. Auffällig war bei allen Tieren eine deutlich sichtbare Degeneration der Leber, was zu einem Energiedefizit der Individuen führt. Die Ursachen können u. a. in den milden Wit- terungsverhältnissen im Winter 2014/2015 und dem Frühjahr 2015 liegen. Spekulationen der Folgen eines Klimawandels sind bei den Befunden nicht ganz von der Hand zu weisen. Dabei können Amphibien auf- grund ihrer komplexen Ansprüche an den Lebensraum wichtige Bioindikatoren sein. Auch Virusinfektionen werden bei Amphibien landes- weit beobachtet, meist aber nicht erkannt oder gar registriert. So liegen nur wenige Hinweise auf die Infektion mit Ranavirus vor. Am 23.07.2007 wurde im Bassin der Wasserpflanzenanlage im Botanischen Garten Halle ein lebloser aufgetriebener Teichfrosch gefunden. Auffälligstes Merkmal war der ausgestülpte Vorderdarm einschließlich der Zunge. Der Erreger aus der Gruppe der Iridoviren ruft den plötzlichen Tod der Tiere hervor. Nach einer kurzen Inkubationszeit erscheinen die Tiere apatisch, neigen zu Ataxien und verändern ihre Farbe (die Beobachtung zeigt, wenn sie am schönsten aussehen, sterben sie!). Ödembil- dungen, Magenvorfälle, Nierendegenerationen und flächige Hämorrhagien (Red Leg-Symptom) sind sicht- bar. Die Gefahr für Freilandpopulationen besteht in der Existenz latent infizierter Artgenossen, die ebenso wie das Wasser als Infektionsweg in Frage kommen (Mut- schmann 2010). Prädatoren und Kannibalismus Amphibien spielen mit einer Häufigkeit von 10 % an der Gesamtnahrung neben Fischen, Kleinsäugern und Vögeln eine bedeutende Rolle im Beutespektrum des Minks. Im Rahmen einer Studie des Institutes für Zoo- logie der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg wurden 50 Minke mit Mageninhalt aus Sachsen-Anhalt untersucht. Dabei konnten in den Mägen von fünf Tie- ren Amphibienreste nachgewiesen werden (Zschille & Grosse 2003). Als Nahrungsobjekte konnten Moor- frosch (Deetzer Teich Zerbst) und Seefrosch (Zehnru- tenkolk Dabrun und Deetzer Teich Zerbst) anhand von Knochenresten (Ilium, Frontoparietale) bestimmt wer- den. Der Nachweis der Erdkröte als Beute des Mink (Alte Elbe Gallin sowie Korg’scher Busch Kleinkorga) anhand von Hautresten ist deshalb interessant, weil die Hautgifte adulter Erdkröten die meisten natürlichen Fressfeinde vom Verzehr der Kröten (zumindest der Haut und des Laichs) abhalten (Grosse 1999). Ver- schiedene Untersuchungen zu Nahrungsgewohnhei- ten des Minks im europäischen Raum weisen sogar auf Bevorzugung von Fröschen gegenüber Kröten bei semiaquatischen Marderartigen hin (Sidorovich & Pikulik 1997). In Sachsen-Anhalt spielt entlang grö- ßerer Flüsse wie der der Elbe, aber auch in größerer Entfernung dazu, der Mink zunehmend eine nicht zu unterschätzende Rolle als Prädator. Besonders betrof- fen scheinen Arten zu sein, die zu größeren Laichge- meinschaften neigen. Dokumentierte Funde von vom Mink getöteter Tiere liegen von Erdkröte, Moorfrosch und Kreuzkröte vor. Als Reste der Beutezüge des Minks sind typischerweise von innen nach außen gewendete Hautreste („Krötenhemden“) höchstens mit Resten der Unterschenkel zu finden, aus denen der Mink die Innereien herausgeschüttelt hat. Bei dieser Form der Nahungsbeschaffung kommt dem Räuber die Ana- tomie der Froschlurche entgegen, durch die sich der, insbesondere in der Paarungszeit sozusagen in einem Lymphbett schwimmende Körper, gut von der Haut löst. Der Mink beißt die Tiere auf und schüttelt diese, bis er den „Kern“ heraus hat, der Rest bleibt liegen. Typisch für den Mink ist zusätzlich die Tatsache, dass er oft eine größere Zahl (unter Umständen alle greifbaren) potenti- eller Beutetiere tötet, als er dann frist. Landesweit wird auch der Waschbär für den Rückgang der Amphibienpopulationen verantwortlich gemacht. Dafür liegen eigene Beobachtungen aus dem Harz vor. Wie aus Untersuchungen von Knochenresten im Abb. 7: Haut einer Erdkröte – Fraßreste des Mink; typischer- weise werden Haut und Laich nicht gefressen (Foto: B. Simon). 599
Das Projekt "Zusammenhang von aquatischen Pilzen und ihrer Ökosystemfunktion (MycoLink)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V., Institut für Landschaftsbiogeochemie durchgeführt. Fungi play a critical role in the functioning of aquatic ecosystems, particularly in the biogeochemical processing of organic carbon. Because of current changes to the global carbon budget, the understanding of functional diversity of aquatic fungi is of paramount importance. They remain largely unknown and their study requires novel methods and interdisciplinary concepts. We propose a multi-disciplinary approach that combines the development of new genetic techniques with experiments in laboratory cultures and natural ecosystems. Based on their expertise and the available infrastructure, the participants persue the long-term goal of establishing a Leibniz Initiative for Aquatic Mycology.
Das Projekt "Ökologie und Evolution von dunklen Materiepilzen in aquatischen Biofilmen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, TUM School of Engineering and Design, Institut für Wasser und Umwelt, Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft durchgeführt. In der aquatischen Umwelt zeigen Pilze starke Interaktionen zu einer Vielzahl anderer Organismen, darunter Algen, Metazoen und Bakterien, die die pilzliche Diversifizierung vorangetrieben haben. Die Pilzevolution begann frühzeitlich in der aquatischen Umwelt. Die Verbindungen mit anderen Organismen führten zu vielen biotrophen Lebensweisen und einer großen phylogenetischen Vielfalt. Es ist wahrscheinlich, dass die frühen Wasserpilze bereits die funktionellen Merkmale ausbildeten, die zum Erfolg des Pilzreichs, als eine der vielfältigsten Organismengruppen der Erde, geführt hat. Trotz der recht umfangreichen Studien, die die Komplexität der aquatischen Mikrobiome untersuchen, sind weder die große phylogenetische Vielfalt der aquatischen Pilze noch die Wechselwirkungen der aquatischen Pilze mit anderen Organismen gut beschrieben. Dieses Paradoxon ist das Resultat von zu wenigen Studien, die aquatische Mikrobiome ganzheitlich untersuchen, und ist zudem auch der Tatsache geschuldet, dass die aquatischen Pilze nicht als solche erkannt werden. Wasserpilze erscheinen oft als unbekannte genetische Elemente ohne erkennbare Übereinstimmung mit unseren Datenbanken. Das veranlasste uns dazu, den Begriff Dunkle Materiepilze (DMP) zu etablieren, um die Unbekanntheit der frühen divergierenden Pilzlinien in der aquatischen Umwelt hervorzuheben. Einer der vielversprechendsten aquatischen Lebensräume zur Untersuchung von DMP und deren Wechselwirkungen mit anderen Organismen im kleinen Maßstab ist der aquatische Biofilm. Insbesondere heterotrophe Biofilme können einen hohen Anteil an DMP aufweisen, was die Aufklärung von DMP-Interaktionen und ökologischen Funktionen erleichtert. Es ist völlig unklar, welche organismischen Wechselwirkungen die Determinanten für die DMP in Biofilmen sind und inwieweit DMP die Biofilmstruktur beeinflussen. Das Verständnis der Ökologie und der Evolution von DMP bleibt aufgrund der Komplexität der natürlichen Gemeinschaften eine Herausforderung. Aufgrund der neuen methodischen Entwicklungen ist es nun jedoch möglich, durch Manipulationsexperimente an natürlichen sowie an Modell-Biofilmgemeinschaften eine konzeptionelle Sicht auf die DMP-Ökologie und -Evolution aufzubauen. Das Ziel der vorgeschlagenen Emmy Noether-Forschungsgruppe ist es, die grundlegende Ökologie und Evolution der aquatischen DMP zu verstehen. Durch die Kombination von Mikrodissektion, Hochdurchsatz-Kultivierung und molekularer Sequenzierung der nächsten Generation, werden wir herausfinden, wie und welche Pilz-Interaktionen mit Mikroben die gesamte Struktur und Funktion der mikrobiellen Gemeinschaft beeinflussen. Wir werden auch umfangreiche DMP-Barcode- und Genomdaten generieren, die als Schlüsselressourcen für das Erstellen einer robusten frühen Pilzphylogenie dienen werden, und es uns ermöglicht, die frühe Pilzevolution auf der Grundlage von Phylogenomik und biotrophen Interaktionen zu diskutieren.
Das Projekt "Untersuchung und Quatifizierung des mikrobiellen Abbaus von allochthonem organischen Material durch 'Priming' (MicroPrime)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsverbund Berlin, Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei durchgeführt. Das Hauptziel dieses Forschungsprojektes ist es, zukünftige Veränderungen im aquatischen Kohlenstoffkreislaufdurch mikrobielle Mechanismen zu charakterisieren, wobei der Priming-Effekt im Vordergrund steht, da er wenig in aquatischen Systemen untersucht ist. In Abhängigkeit der Umweltbedingungen kann Priming den mikrobiellen C-Kreislauf stimulieren oder inhibieren. Daher wollen wir zukünftige Veränderungen in der Rolle von Priming mittels Komponenten-spezifischer Isotopenanalyse (13C/12C von mikrobiellen Phospholipid-Fettsäuren (PFLA)) im Labor und Feld untersuchen. Dafür wollen wir geeignete Protokolle entwickeln, die PFLA Analyse mit molekularen Methoden, z.B. stabile isotope probing -vor allem von Bakterien und Pilzen- miteinander verbinden. Das Ziel ist es, den Einfluss von terrestrischen OC Einträgen auf Priming Effekte zu untersuchen und daher Veränderungen der aquatisch-terrestrischen Kopplung sowie die Rolle globaler Veränderungen für den aquatischen Kohlenstoffkreislauf zu beleuchten. Nach unserem Wissen wird dies die erste Studie sein, die den metabolischen Transfer von labilen und refraktären 13C-markierten OC Pools in einem Ansatz untersucht und es damit ermöglicht, die zugrunde liegenden mikrobiellen Mechanismen des Primings in aquatischen Systemen zu untersuchen. Beide C Pools werden mit unterschiedlicher Pulsierung und Nährstoffkonzentrationen zugegeben, um Effekte der Verfügbarkeit von labilem OM auf Abbauprozesse des refraktären OM zu untersuchen. In der ersten Phase wollen wir Laborexperimente mit definierten Mikroorganismen, deren Fähigkeiten bestimmte Substrate abzubauen bekannt sind, durchführen. Dies erlaubt gezielte Studien zu grundlegenden Mechanismen und Interaktionen von Organismen sowie deren Bedeutung für den OM Abbau. Ein besonderes Augenmerk soll auf die Rolle von aquatischen Pilzen für den Mineralisationsprozess gelegt werden. Zuerst wollen wir die grundlegenden Prozesse des Primings und Synergien zwischen Bakterien und Pilzen untersuchen, um zu quantifizieren, welche OM Pools (labil vs. refraktär) respiriert oder in die mikrobielle Biomasse eingebaut werden. In der zweiten Phase soll die Rolle der charakterisierten Prozesse sowie Interaktionen für den OM-Umsatz für natürliche, komplexe Mikrobengemeinschaften bei unterschiedlichen C-Zugabe Regimes (Simulierung des zukünftigen Anstiegs des C-Eintrages) und unterschiedlicher Nährstoffkonzentrationen (elemental stoichiometry) untersucht werden. In einer dritten Phase sollen diese Studien auf das Freiland mit einer sehr viel höheren Komplexität übertragen werden. Dafür sollen Mesokosmosversuche (http://seelabor.de) durchgeführt werden, wobei vor allem Partikelfluss und Gasflüsse als Ökosystemfunktionen im Vordergrund stehen sollen. Unser modularer Ansatz erlaubt es uns, die Rolle des Priming im C-Kreislauf in der Wassersäule und an aquatisch-terrestrischen Grenzzonen zu quantifizieren und damit die Abschätzung der C-Budgets aquatischer Systeme zu verbessern.
Das Projekt "Der Zusammenhang zwischen Biodiversität und Ökosystemfunktionen in heterotrophen aquatischen Systemen unter Stress" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau, Institut für Umweltwissenschaften durchgeführt. Allochthones organisches Material, wie Falllaub, ist eine zentrale Nährstoff- und Energiequelle für aquatische Ökosysteme. Diese werden durch die Aktivität von Mikroorganismen, im Speziellen aquatische Pilze, für das aquatische Nahrungsnetz zugänglich. Die Pilze tragen zum Einen durch die Produktion von Enzymen direkt zum Falllaubabbau bei. Zum anderen erhöhen sie die Konzentration an Lipiden und Proteinen auf dem Laub und stimulieren somit den Fraß von Zerkleinerern, wodurch sie indirekt zum Laubabbau beitragen. Die Zusammensetzung der Pilzgemeinschaft wird jedoch durch Stressoren anthropogenen Ursprungs beeinflusst, wodurch auch die Fähigkeit der Gemeinschaft beeinträchtigt wird, diese beiden Funktionen wahrzunehmen. In Anlehnung an das Konzept der Verschmutzungsinduzierten Toleranz einer Gemeinschaft, werden aufgrund von Stressoren sensitive durch tolerante Spezies ersetzt, wodurch sich die Toleranz der Gemeinschaft erhöht. Diese erhöhte Toleranz kann stressor-spezifisch sein. In diesem Zusammenhang untersucht das vorliegende Projekt die Toleranz von unbeeinflussten Gemeinschaften relativ zu Gemeinschaften, welche entweder an Mischungen von organischen Mikroverunreinigungen und Nährstoffen (Abwassereinleitung) oder an Fungizide (Weinbau) angepasst sind. Die Effizienz dieser Gemeinschaften Falllaub abzubauen, wird unter zunehmenden Konzentrationen von Nährstoffen und Fungiziden in einem voll-faktoriellen laborbasiertem Testverfahren untersucht. Durch die gleichzeitige Betrachtung der Eigenschaften einzelner Pilzarten (z.B. Enzymaktivität, Amino- und Fettsäurenzusammensetzung) strebt BIO2FUN an die zugrundeliegenden Mechanismen aufzudecken. Darüber hinaus können erste Abschätzungen zu möglichen 'bottom-up' gerichteten Auswirkungen auf die nächst höhere trophische Ebene, den Zerkleinerern, abgeschätzt werden. Diese werden durch Fütterungsexperimente, welche physiologische Reaktionen der Zerkleinerer untersuchen, verifiziert. Damit kann das vorliegende Projekt als Meilenstein für der Interpretation von zukünftigen Studien betrachtet werden, die sich der Rolle aquatischer Pilze in heterotrophen Nahrungsnetzen widmen.
Das Projekt "Molekulare und ökophysiologische Diversität von Phytoplankton-Pilz Systemen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsverbund Berlin, Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei durchgeführt. Pilzparasiten auf Phytoplankton sind ubiquitär und stellen eine integrale Komponente aquatischer Ökosysteme dar. Trotz zunehmender Hinweise, dass diese parasitischen Pilze eine wichtige Rolle für verschiedenste Ökosystemfunktionen spielen - via top-down Kontrolle von Phytoplanktonblüten und alternativen Kohlenstoff- und Nährstoffflüssen - sind sie noch immer stark vernachlässigt und wenig erforscht. Insbesondere methodische Gründe sind dafür verantwortlich, so sind sie morphologisch schwierig zu identifizieren und werden daher häufig übersehen. Neuerdings zeigen Untersuchungen von Umwelt-DNA eine unerwartet hohe Diversität von meist noch nicht beschriebenen Pilzen in aquatischen Ökosystemen. Ein bedeutender Teil dieser noch unbekannten Sequenzen gehört zu den parasitischen Pilzen auf Phytoplankton. Bis heute bleiben diese jedoch noch weitgehend unsichtbar für mikrobielle Ökologen, da sie bisher nur einen kleinen Anteil der beschriebenen Arten von parasitischen Pilzen auf Phytoplankton in den Sequenzdatenbanken ausmachen. Daher, ist die Hauptaufgabe dieses Projektes, diese Lücke zwischen morphologischen und molekularen Studien mit klassischen Kultivierungsverfahren und kultivierungsunabhängigen modernen Ansätzen zu überbrücken. Dies erlaubt der Umweltgenomik, einen direkten Zugang zu taxonomischem Wissen, das während mehr als einem Jahrhundert generiert wurde. Ferner wird die Verbindung von Diversitäts- und Funktionsanalyse aquatischer Pilze ermöglicht. Die phylogenetische Integration dieser bisher stark vernachlässigten Gruppe parasitischer Pilze auf Phytoplankton wird einen wichtigen Beitrag darstellen, um die evolutionären Schlüsselereignisse der basalen Pilze an der Wurzel des Pilzstammbaumes zu verstehen. Die zweite Aufgabe soll sein, unser Wissen zu den ökophysiologischen Eigenschaften der Phytoplankton-Pilz-Interaktionen zu entschlüsseln. Zusätzlich erlaubt das einzigartige Set von Modellsystemen, physiologische Experimente durchzuführen, die die Bedeutung von Temperatur und Licht auf die Interaktion von wohl-definierten Phytoplankton-Pilzkulturen beleuchten und die taxonomische sowie ökologische Variabilität (Spezialist vs. Generalist) untersuchen. Diese Studien werden wichtige, bisher noch fehlende Grunddaten bzgl. Taxon-spezifischen und Trait-abhängigen physiologischen Antworten von Phytoplankton-Pilz Interaktionen liefern. Solche Daten sind sehr wichtig, um jetzige und zukünftige Vorhersagen von Pilzinfektionen und ihren Auswirkungen auf die Phytoplanktondynamik sowie auf die des gesamten Nahrungsnetzes im Zusammenhang mit den momentanen globalen Veränderungen zu verbessern.
| Origin | Count |
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| Bund | 11 |
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| Förderprogramm | 7 |
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